本書系統(tǒng)闡述了量子物理學的基本原理、研究方法及在諸多學科領域中的實際應用。其特色是盡可能減少煩瑣的數(shù)學推導,注重物理思想和基本原理及方法的正確、系統(tǒng)和簡明描述,深入淺出,通俗易讀,注重應用;加強了量子物理學基本原理在相關理工科領域(如化學、材料科學、光電科學與工程、量子信息、生命科學等)中的實際應用介紹,幫助讀者達到“學以致用”的目的;此外,本書還對該領域目前的一些主要熱點問題進行了分析和展望。
學習本書,需要預修的課程包括微積分、線性代數(shù)、常微分方程和大學物理。有關偏微分方程等數(shù)學物理方法的內(nèi)容,在本書最后設有數(shù)學附錄,方便讀者查閱。
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1982年7月畢業(yè)于杭州大學物理系;1988年7月在杭州大學物理系碩士;1994年11月在浙江大學物理學系博士
目錄
序言
第1章 量子物理學前夜——舊量子論 1
1.1 黑體輻射實驗及普朗克量子假說 1
1.2 光電效應實驗及愛因斯坦光子假說 4
1.3 氫光譜及玻爾原子模型 5
1.4 索末菲理論 11
1.5 堿金屬原子光譜 15
1.6 X射線的產(chǎn)生機制及物理本質(zhì) 17
1.7 哥本哈根學派的形成及啟示 25
思考題 25
練習題 26
第2章 波函數(shù)與薛定諤方程 28
2.1 微觀粒子波粒二象性假說 28
2.2 波函數(shù)及其統(tǒng)計詮釋 28
2.3 海森伯不確定性原理 34
2.4 量子態(tài)疊加原理 36
2.5 建立薛定諤方程 38
思考題 42
練習題 42
第3章 一維定態(tài)實例 44
3.1 一維勢場中粒子能量本征態(tài)的一般性質(zhì) 44
3.2 一維定態(tài)薛定諤方程的典型應用 46
練習題 66
第4章 力學量算符表達 67
4.1 量子物理學中的算符 67
4.2 厄米算符的本征值與本征函數(shù) 71
4.3 共同本征函數(shù) 77
4.4 量子物理學公式的矩陣表述 88
4.5 狄拉克符號 95
*4.6 占有數(shù)表象 101
*4.7 表象變換 105
練習題 111
第5章 中心力場問題(氫原子、類氫離子等) 113
5.1 量子物理學中的守恒量 113
5.2 中心力場中的薛定諤方程 114
5.3 氫原子和類氫離子的薛定諤方程解 120
5.4 氫原子中的電流和磁矩 125
5.5 HF定理和位力定理 126
*5.6 三維各向同性諧振子 130
*5.7 球方勢阱 133
練習題 135
第6章 電子自旋及原子磁矩 136
6.1 電子自旋假說及自旋算符 136
6.2 電子總角動量 141
6.3 電子狀態(tài)和單電子原子狀態(tài) 144
6.4 單電子原子磁矩 145
6.5 施特恩-格拉赫實驗 148
6.6 原子光譜的精細結(jié)構(gòu) 150
6.7 塞曼效應 154
練習題 158
第7章 多電子原子及元素周期律 160
7.1 氦原子的能級和光譜 160
7.2 兩電子耦合——具有兩個價電子形成的原子態(tài) 161
7.3 泡利不相容原理 165
7.4 L-S耦合法則 169
7.5 原子的電子殼層結(jié)構(gòu)——元素周期律 171
練習題 183
第8章 定態(tài)微擾近似理論 184
8.1 非簡并態(tài)微擾論 184
*8.2 簡并態(tài)微擾論 194
練習題 203
第9章 量子躍遷和激光原理 205
9.1 含時微擾理論 205
9.2 量子躍遷概率 208
9.3 光的輻射與吸收 214
9.4 微波量子放大器和激光原理 221
練習題 225
第10章 全同粒子體系 226
10.1 全同粒子和全同性原理 226
10.2 全同粒子體系波函數(shù)的對稱性質(zhì) 227
10.3 全同粒子體系波函數(shù)的構(gòu)成 229
10.4 兩電子自旋波函數(shù)構(gòu)成 233
10.5 糾纏態(tài) 貝爾基 240
*10.6 粒子數(shù)表象 243
練習題 254
第11章 應用舉例 256
11.1 化學鍵 256
11.2 固體磁性 263
*11.3 金屬電子論 273
*11.4 量子信息導論 279
*第12章 相關熱點問題介紹 288
12.1 “幽靈”般的量子糾纏 288
12.2 貝爾不等式 291
12.3 “薛定諤貓態(tài)”在哪里? 295
12.4 量子論的完備性問題 296
12.5 量子論與相對論兩種法則 298
12.6 科學探索與學術(shù)爭鳴同行 299
思考題 300
數(shù)學附錄 301
附錄一 算符及運算規(guī)則 301
附錄二 傅里葉級數(shù) 304
附錄三 非周期函數(shù)的傅里葉積分與傅里葉變換 308
附錄四 δ函數(shù) 312
附錄五 偏微分方程求解——分離變量法 317
附錄六 總角動量及其量子數(shù)關系證明 324
練習題 328
練習題答案(部分) 329
參考書目 336
主要物理常數(shù)附表(國際單位制) 337
元素周期表 338